电动汽车充电站的选址布局方案.docx

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1、电动汽车充电站的选址布局方案一、影响电动汽车充电站布局的因素2.1电动汽车充电量的总体需求电动汽车充电量的总体 需求是影响充电站布局的关键因素。只有充电量达到一定规 模之后,充电站才可能实现经济地大规模布点。电动汽车充 电量与电动汽车保有量及车辆的日均行驶里程、单位里程能 耗水平等相关。以上海市为例,据预测,到2020年电动汽车 年电力需求乐观预测将达到73. 7亿kW-h,这将要求电动汽 车充电站具有相当规模才能满足车辆的充电需要。2.2电动 汽车运行模式在不同的运行模式下，电动汽车对其续驶能力 和充电时间要求也不同,从而影响着充电的方式和电能的消 耗,充电站建设方式和功率需求也将受到直接影

2、响。根据不 同的用户类型，电动汽车可以分为以下几类：（1）示范区用 车。如果为示范运行配备的车辆数有限,则为了提高车辆运 营效率,建议采用更换电池组的方式,但是这就需要增加电 池组的投资;如果配备的车辆能够满足运营要求,建议采用 整车充电方式,这样就可以降低电池组的投资,减少电池更 换操作造成的工作量。鉴于示范区用车数量少,运行范围相 对集中,可以在示范区内建立集中的大型充电站(电池更换 点)，实现规模化运作。(2)集团车队。建议采用整车充电方式。这是由于他们 的行驶里程和路径可预估,可充分利用夜间停运时段进行充 电,满足下一次的行驶里程需要。集团车队一般可充分利用 集团的固定停车场建立充电站

3、,主要利用夜间谷电充电。(3)社会车辆。根据车辆运营的目的采取适合的方式。比如，出租车和载客大巴车,需要及时快速补充电能,尽量增 加运营时间，获得更大的经济效益,建议在始发站点建立专 用充电站或电池更换点,提高运营效率;用于上下班的私家 车,停放时间和位置相对确定,可充分利用停靠的时间进行 充电，因此,可以依托停车场所,建立简易充电设施提供充电 服务,这样,不用兴建大规模的集中充电站,可以大大降低成 本。（4）微型车辆。根据个体实际情况决定采用整车充电方式或电池组更换方式的充电方式。这类电池的容量较小,充 电时间不会太长，电池的成本较低,补充电能的方式只要方 便使用者即可。对于充电站而言,车辆

4、进入充电站的运行机制也会影响 着充电站功率需求。车辆进入充电队列时间越集中，充电站 电力负荷将越大,充电站功率需求将越大。这里特别要提及的是，电动车应充分利用电网谷电阶段 进行充电,对车辆所有者而言,最大限度降低运行成本,而电 网公司则可借此调节电网的峰谷差。2. 3电动汽车能源供给方式对于能源供给方式的选择， 现今普遍存在整车充电系统（包括常规充电、快速充电两种 模式）和地面充电系统两种模式。（1）整车充电系统:常规充电蓄电池在放电终止后,应立 即充电（在特殊情况下也不应超过24h）,充电电流相当低,大 小约为15A,这种充电方式称为常规充电（普通充电）。常规蓄 电池的充电方法都采用小电流的

5、恒压或恒流充电,一般充电 时间为58h,甚至长达10至20多ho常规充电模式的优点为：D尽管充电时间较长,但所用 功率和电流的额定值并不关键,因此充电器和安装成本比较 低;2)可充分利用电力低谷时段进行充,降低充电成本;3) 可提高充电效率和延长电池的使用寿命。常规充电模式的主 要缺点为充电时间过长，当车辆有紧急运行需求时难以满 足。(2)整车充电系统:快速充电常规蓄电池的充电方法一 般时间较长,给实际使用带来许多不便。为了缩短蓄电池达 到满充状态的时间，同时,尽量降低蓄电池正负极板的极化， 以提高蓄电池使用效率，国内外一直都在不断地研究和开发 快速充电方法和技术。快速充电电池的出现,为纯电动

6、汽车 的商业化提供了技术支持。快速充电又称应急充电,是以较 大电流短时间在电动汽车停车的20min-2h,为其提供短时 充电服务,一般充电电流为150400A0快速充电模式的优点为:1）充电时间短;2）充电电池寿 命长（可充电2000次以上）；3）没有记忆性,可以大容量充电 及放电,在几分钟内就可充电至70%80%;4）由于充电在短 时间内（约为1015min）就能使电池储电量达到80%90%, 与加油时间相仿，因此,建设相应充电站时可不配备大面积 停车场。但是,相对常规充电模式,快速充电也存在一定的缺 点：1）充电器充电效率较低,且相应的工作和安装成本较 高;2）由于采用快速充电,充电电流大

7、,这就对充电技术方法 以及充电的安全性提出了更高的要求，同时计量收费设计也 需特别考虑。（3）地面充电系统又称机械充电,通过电池租赁方式,直 接更换电动汽车的电池组。蓄电池更换站为续驶里程长而又 没能及时充电的客户提供更换蓄电池的服务,对卸载下的电 池采用地面充电系统进行补充充电。这种模式下，备用电池 组存储空间及如何真正实现电池快速更换是问题考虑的关 键。由于电池组重量较大,更换电池的专业化要求较强,更换 站需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充 电和维护。采用这种模式,具有如下优点：1）电动汽车用户可租用 充满电的蓄电池,更换已经耗尽的蓄电池,有利于提高车辆 使用效率,也提高了

8、用户使用的方便性和快捷性;2）对更换 下来的蓄电池可以利用低谷时段进行充电，降低了充电成本, 提高了车辆运行经济性;3）从另一个方面看,解决了充电时 间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程长及价格等难题;4） 由于电池的更换、充电和维护工作由专业人员完成,可以及 时发现电池组中单电池的问题,进行维修工作,对于电池的 维护工作将具有积极意义，电池组放电深度的降低也将有利 于提高电池的寿命。这种模式面临的最大障碍不是技术上的，而是管理上的, 要解决的几个主要问题是：电池与电动汽车的标准化；电动 汽车的设计改进、充电站的建设和管理，以及电池的流通管 理等。以上3种充电模式各有自身的特点和适用范围。在实

9、际 应用中,可以将上述三种方法进行有机结合，以达到每天的 行驶要求,即设计车辆续驶里程适中,满足车辆技术、经济和 运营的需要。在实际的运行中，以一定的实际放电深度为基 准,能满足下一个往返需求的,则继续行驶；电池容量不能满 足要求而时间允许的,可进行快速充电;时间紧的,可进行电 池快速更换。但这种综合运行方案在电池剩余能量测量技术 不成熟的情况下，必须建立每辆车的行驶档案，以便估计车 载电池的剩余电量情况。而多种方案相结合,对于运营的组 织和管理也将带来一定的难度。2. 4动力电池特性不同种类 动力电池具有不同的充电特性,最佳充电率在O. 22. OC之 间。电池系统额定电压相同的情况下,最高

10、充电电压由于电 池种类、结构型式上的区别也体现出一定的差别。充电电流 越大、充电电压越高,单车充电功率需求越大,导致充电站容 量需求越大。对于不同种类的电池,充电方法及充电控制策略也不 同。应根据其电池特性不同采用不同的充电方法,如恒流法、 恒压法、恒流限压法及特定曲线法等。电池组充电控制的策 略,无论侧重于电池安全,还是保证最佳续驶里程,或是两者 间折中,确定的充电参数都存在一定差异。2. 5充电时间不同 运行模式的电动汽车对充电时间提出了不同的要求,而充电 时间的不同需要不同的充电方式来满足。在对充电时间要求 不高的情况下,可在停运时间利用电力低谷进行常规充电， 延长车辆的续驶里程,如夜间

11、停止运行的公交车辆、公务车、 特种车辆或社会车辆等;在充电时间较为紧迫的情况下，需 要采用快速充电或电池组快速更换及时实现电能补充,如出 租车和在线路上运行的公务车或社会车辆等。2.6充电场所 及其他环境条件动力电池充放电工作效率受充电场所及环 境条件的影响,尤其是受环境温度的影响。在常温下，电池充 电接受能力较强,随着环境温度的降低,其充电接受能力逐 渐降低。低温时电池放电效率降低,在同样的运行机制和行 驶里程下,车辆能耗高、电池放电深度大。同样,在低温下动 力电池充电效率也降低。因此,随环境温度降低,充电站功率 需求将增加。建设充电站时应尽可能保证其环境温度有利于 电池充电要求。2. 7充

12、电技术发展对充电站的要求充电快 速化在目前动力电池不能直接提供更多续驶里程的情况下， 如果能够实现电池充电快速化,从某种意义上也就解决了电 动汽车续驶里程短这个致命弱点。对电动车用动力蓄电池的 充电快速化要求不同于对常规蓄电池的要求,它应具有充电 时间短、充电效率高以及对蓄电池使用寿命影响小的特点。(2)充电通用性在未来相当长的一段时间内，电动汽车用蓄电池仍将是多种类型电池共存的局面。各种电动汽车所 采用的电池中有铅酸电池,锂离子电池、银氢类电池,还会有 其他种类的电池。此外，即使是同一类型的电池,也存在不同 的电压等级。公共场所的充电装置必须具有适应多种类型蓄电池系 统和适应各种电压等级的能

13、力，即充电系统需要具有充电广 泛性,具备多种类型蓄电池的充电控制算法,可与各类电动 汽车上的不同蓄电池系统实现充电特性匹配,能够针对不同 的电池进行充电。在电动汽车商业化的早期,就应该制定相 关政策措施,规范公共场所用充电装置与电动汽车的充电接 口、充电规范和接口协议等。(3)充电智能化制约电动汽车发展及普及的最关键问题 之一是储能电池的性能和应用水平。与电动车身、驱动电机、 控制技术等方面的发展相比，电池的充、放电技术仍很落后, 需要在优化现有电池智能化充电方法和开发新型高性能电 池等方面努力。优化电池智能化充电方法的目标是要实现无 损电池的充电,监控电池的放电状态,避免过放电现象,从而 达

14、到延长电池的使用寿命和节能的目的。同时,对电池进行 实时的或定期自动检测、诊断和维护,最大限度的保证电池 的可靠运行。(4)电能转换高效化提高充电装置的电能转换效率,采 用高效充电装置对降低电动汽车运行能耗具有重要意义。不 同类型充电装置机的电能转换效率存在巨大差别。对于充电 站,从电能转换效率和建造成本上考虑,应优先选择具有电 能转换效率高,建造成本低等诸多优点的充电装置,如集中 隔离型充电装置等。(5)充电集成化目前电动汽车充电系统是作为一个独立 的辅助子系统而存在的,但是随着电动汽车技术的不断成熟, 本着子系统小型化和多功能化的要求，以及电池可靠性和稳 定性要求的提高,充电系统将和电动汽

15、车能量管理系统集成 为一个整体,集成传输晶体管、电流检测和反向放电保护等 功能,无需外部组件即可实现体积更小、集成化更高的充电 解决方案,从而为减少充电站的设备占地,提高充电站单位 土地面积的充电服务效率。二、电动汽车充电站的选址原则电动汽车充电站布局包括“需求”和“可能性”两个因 素。衡量充电站需求的主要指标是交通量与服务半径两个要 素,决定可能性与否关键在于交通、环保及区域配电能力等 外部环境条件与该地区的建设规划和路网规划。3. 1充电站分布与电动汽车交通密度和充电需求的分布 尽可能一致交通密度是指在单位长度车道上,某一瞬间所存 在的车辆数,一般用辆车道表示。根据定义,密度基本上是在一段

16、道路上测得的瞬时值,它不仅随时间的变化而变动,也 随测定区间的长度而变化。为此,常将瞬时密度用某总计时 间的平均值表示。该区域的电动汽车交通密度越大,说明在 区域内运行的电动汽车数量越大,从而对充电站点的需求也 会越大。充电需求是指一定数量的电动汽车在特定时间和特定 地点对充电的需求。充电需求和交通密度密切相关,但又受 到电动汽车的运行方式的制约。例如,对于电动公交车来说， 其起（终）点站为其充电需求区域,会增加其运营线路上的电 动汽车交通密度；企业班车以企业所在地为其充电需求区域, 会增加其行驶线路上的电动汽车交通密度。充电站网点数量控制应考虑与充电需求的分布尽可能 保持一致,应与各区域的电动汽车交通密度成正比。4. 2充电站的布局应符合充电站服务半径要求电动汽车 充电站的分布可以参考建设部城市道路交通规划设计规 范（1995）中的加油站服务半径规定,结合电动汽车自身的 运行特点以及各区域的计算服务半径按实际需要设定。由于 各交通区域